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2023/4/10矿井通风监测矿井通风监控矿井通风监控(Mine Ventilation supervision)1.1.背景背景2.2.现状现状3.3.应用及发展前景应用及发展前景1 背景通风监测是矿井安全检测一个非常重要的组成部分，矿井通风不顺畅很可能导致矿井的危险，包括瓦斯泄露、爆炸等重大安全事故，而经常报道的频繁的矿井安全事故也应证了这一点。目前井工煤矿用通风方法排放的瓦斯约占全矿井瓦斯量的80%90%，采煤工作面涌出的瓦斯量的70%80%也是靠通风方法排除。同时，通风方法可排除装有抑尘装置采煤工作面粉尘量的20%30%；排除深井采煤工作面热量的60%70%。供给矿井的新鲜空气的质量约是矿井采煤量的518倍，由此可见矿井通风在煤矿生产过程中的地位，是矿井中不可缺少的重要环节。合理的通风是抑制煤炭自然和火灾发展的重要手段，但如果通风系统布置不合理或管理不当，将恰恰是导致瓦斯积聚和自然发火以及造成瓦斯、火灾事故进一步扩大的主要原因。因此提高矿井的通风技术与管理水平是保证矿井正常生产和安全状况的基本任务之一。2 现状传统的风机房通风监控设备是模拟指针式仪表，在风道测量的通风参数通过模拟指针式仪表来显示。特点就是读数常方便，误差大，出错概率高，寿命短。实际上矿井通风监测已经经历了三个阶段：模拟式监测仪表 数字式监测仪表 智能监测仪表通过对国内十个大型国有煤矿的研究发现我国大部分矿井通风监测过程还完全处于模拟式仪表阶段，所有的监测设备完全是分立的，温度计、湿度计测温度湿度，风表测风速，气压计测大气压力等，而实际上这些量之间都是存在一定关系的。风机房的监控和井下检测都存在同样的问题。如此不但监测过程复杂而且效率低下，准确度低，存在一定的安全隐患。3 发展前景随着矿井生产的发展和科学技术的进步，矿井的通风技术和装备也将相应的发展。在通风装备方面，将向大型化、高效率和自动化方面发展。一些新型、高效、大功率的通风机将逐渐替代老旧产品；一些新型的、功能齐全的和智能化的通风参数测量仪表将应用于日常的通风检测工作；环境监测与监控系统将大范围广泛地应用于矿井的各个通风环节。这些新技术和新产品的应用，将进一步提高矿井通风的可靠性和运营的经济性。在通风理论方面，现代的空气动力学、热力学和传质理论将广泛应用于井下风流非稳态流动方面的研究，为研究深矿井的风流特性、灾变时空气动力学和风流的实时控制提供理论依据采空区内渗流理论的研究也将深入开展，为有效地控制采空区漏风，防止自然发火和提高瓦斯抽放效果提供依据；微机的科学化管理和自动化控制技术将进一步得到推广应用。这些通风理论的突破及新技术、新工艺和新装备的应用，必将彻底改善煤矿井下环境，使矿井通风更加安全可靠，更有效地保证矿井安全生产。2023/4/10矿井通风监测 矿井通风系统矿井通风系统矿井通风系统矿井通风系统是向井下各作业地点供给新鲜空气、排是向井下各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的出污浊空气的矿井通风网路矿井通风网路、通风动力通风动力和和风流控制设施风流控制设施的的总称。总称。矿井通风系统按服务范围分为统一通风和分区通风，按进矿井通风系统按服务范围分为统一通风和分区通风，按进风井与回风井在井田范围内的布局分为中央式、对角式和风井与回风井在井田范围内的布局分为中央式、对角式和中央对角混合式；按主扇的工作方式分为压入式、抽出式中央对角混合式；按主扇的工作方式分为压入式、抽出式和压抽混合式。和压抽混合式。阶段通风网路、采区通风网路和通风构筑物，也是迹风阶段通风网路、采区通风网路和通风构筑物，也是迹风系统的重要构成要素。防止漏风，提高有效风量率是矿井系统的重要构成要素。防止漏风，提高有效风量率是矿井通风系统管理的重要内容。通风系统管理的重要内容。2023/4/10矿井通风监测2023/4/10矿井通风监测统一通风和分区通风统一通风和分区通风 一个矿井构成一个整体的通风系统称为一个矿井构成一个整体的通风系统称为统一通风统一通风，划，划分成若干个独立的通风系统，风流互不干扰，称为分成若干个独立的通风系统，风流互不干扰，称为分区通风分区通风。2023/4/10矿井通风监测1 按矿体分区2023/4/10矿井通风监测 2按按阶阶段段分分区区2023/4/10矿井通风监测3 3按采区分区按采区分区2023/4/10矿井通风监测4 4 按通风方法分区按通风方法分区2023/4/10矿井通风监测进风井与回风井的布局进风井与回风井的布局一、矿井通风系统的类型及其适用条件一、矿井通风系统的类型及其适用条件 按按进进、回回井井在在井井田田内内的的位位置置不不同同，通通风风系系统可分为中央式、对角式、中央对角混合式。统可分为中央式、对角式、中央对角混合式。1 1、中央式、中央式 进、回风井均位于矿体走向中央。进、回风井均位于矿体走向中央。2023/4/10矿井通风监测2023/4/10矿井通风监测2 2、对角式、对角式 1 1）两翼对角式）两翼对角式 进进风风井井大大致致位位于于矿矿体体走走向向的的中中央央，两两个个回回风风井井位位于于矿矿体体边边界界的的两两翼翼（沿沿倾倾斜斜方方向向的的浅浅部部），称称为为两两翼翼对对角角式式，如如果果只只有有一一个个回回风风井，且进、回风分别位于矿体的两翼称为单翼对角式。井，且进、回风分别位于矿体的两翼称为单翼对角式。2023/4/10矿井通风监测3 3、混合式、混合式 由由上上述述诸诸种种方方式式混混合合组组成成。例例如如中中央央并并列列与与两两翼翼对对角混合式等等。角混合式等等。2023/4/10矿井通风监测4 影响进回风井布置的因素影响进回风井布置的因素（1）矿体埋藏浅且较分散）矿体埋藏浅且较分散（2）投产初期）投产初期（3）矿体长或分散）矿体长或分散（4）主要进、回井位置的地质条件）主要进、回井位置的地质条件2023/4/10矿井通风监测主扇工作方式与安装地点主扇工作方式与安装地点 一、主扇工作方式一、主扇工作方式主要通风机的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式。主要通风机的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式。1 1、压入式、压入式 主主要要通通风风机机安安设设在在入入风风井井口口，在在压压入入式式主主要要通通风风机机作作用用下下，整整个个矿矿井井通通风风系系统统处处在在高高于于当当地地大大气气压压的的正正压压状状态态。在在冒冒落落裂裂隙隙通通达达地地面面时时，压压入入式式通通风风矿矿井井采采区区的的有有害害气气体体通通过过塌塌陷陷区区向向外外漏漏出出。当当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力降低。主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力降低。2023/4/10矿井通风监测压入式压入式2023/4/10矿井通风监测2 2、抽出式抽出式 主主要要通通风风机机安安装装在在回回风风井井口口，在在抽抽出出式式主主要要通通风风机机的的作作用用下下，整整个个矿矿井井通通风风系系统统处处在在低低于于当当地地大大气气压压力力的的负负压压状状态态。当当主主要要通通风风机机因因故故停停止止运转时，井下风流的压力提高，比较安全。运转时，井下风流的压力提高，比较安全。2023/4/10矿井通风监测2023/4/10矿井通风监测3 3、压抽混合式、压抽混合式 在在入入风风井井口口设设一一风风机机作作压压入入式式工工作作，回回风风井井口口设设一一风风机机作作抽抽出出式式工工作作。通通风风系系统统的的进进风风部部分分处处于于正正压压，回回风风部部分分处处于于负负压压，工工作作面面大大致致处处于于中中间间，其其正正压压或或负负压压均均不不大大，采采空空区区通通连连地地表表的的漏漏风风因因而而较较小小。其其缺缺点点是是使使用用的的通通风风机机设备多，管理复杂。设备多，管理复杂。2023/4/10矿井通风监测4 多级机站通风多级机站通风2023/4/10矿井通风监测二、矿井通风系统的选择二、矿井通风系统的选择1.1.根根据据矿矿井井设设计计生生产产能能力力，在在确确保保矿矿井井安安全全、兼兼顾顾中中、后后期期生生产产需需要要的的前前提提下下，通通过过对对多多种种个个可可行行的的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。2.2.中中央央式式通通风风系系统统具具有有井井巷巷工工程程量量少少、初初期期投投资资省省的优点。因此，矿井初期宜优先采用。的优点。因此，矿井初期宜优先采用。3.3.当当矿矿区区面面积积较较大大时时，初初期期可可采采用用中中央央通通风风，逐逐步步过渡为对角式或两翼对角式。过渡为对角式或两翼对角式。4.4.矿矿井井通通风风方方法法一一般般采采用用抽抽出出式式。当当地地形形复复杂杂、露露头头发发育育老老窑窑多多、采采用用多多风风井井通通风风有有利利时时，可可采采用用压压入式通风。入式通风。2023/4/10矿井通风监测三、主扇安装地点三、主扇安装地点 主扇可安装在地表，也可安在井下，一般多安装任地表。主扇可安装在地表，也可安在井下，一般多安装任地表。安装在地表的主要优点；安装、检修、维护管理比较方便，井安装在地表的主要优点；安装、检修、维护管理比较方便，井下发生灾变事故时，扇风机不易受到损害，便了采取停风、反下发生灾变事故时，扇风机不易受到损害，便了采取停风、反风或控制风员等应急措施。其缺点：井口密闭、反风装置和风风或控制风员等应急措施。其缺点：井口密闭、反风装置和风硕的漏风较大；当矿井较深，工作面距主屈较远时，沿途漏风硕的漏风较大；当矿井较深，工作面距主屈较远时，沿途漏风大；在地形条件复条的情况下，安装、建筑费用较高。大；在地形条件复条的情况下，安装、建筑费用较高。主扇安装在地下的优点：主扇装置漏风少；扇风机靠近作业区，主扇安装在地下的优点：主扇装置漏风少；扇风机靠近作业区，沿途漏风也少：可利用较多井巷进风或回风，降低通风阻力，沿途漏风也少：可利用较多井巷进风或回风，降低通风阻力，密闭工程量较少。其缺点；安装、抢修和管理不力便；易因井密闭工程量较少。其缺点；安装、抢修和管理不力便；易因井下灾害而遭到破坏。下灾害而遭到破坏。2023/4/10矿井通风监测阶段通风网路结构阶段通风网路结构 阶段通风网路由阶段进风巷、阶段回风巷、矿井阶段通风网路由阶段进风巷、阶段回风巷、矿井总回风巷和集中回风天井等井巷联结而成。总回风巷和集中回风天井等井巷联结而成。一、主要术语一、主要术语 (1)阶段进风巷，通常以阶段运输巷兼作阶段进风进。阶段进风巷，通常以阶段运输巷兼作阶段进风进。(2)阶段回风巷，通常利用上阶段已结束作业的运输阶段回风巷，通常利用上阶段已结束作业的运输巷作为下阶段的回风巷。巷作为下阶段的回风巷。2023/4/10矿井通风监测(3)(3)总回风巷。在各开采阶段的最上部，维护或开凿一条总回风巷。在各开采阶段的最上部，维护或开凿一条专用回风巷，用以汇集下部各阶段作面所排出的污风，并专用回风巷，用以汇集下部各阶段作面所排出的污风，并将其送到回风井，此回风巷称为总回风巷。建立总回风巷将其送到回风井，此回风巷称为总回风巷。建立总回风巷可省掉各阶段的回风巷，但需建立集中回风天井。可省掉各阶段的回风巷，但需建立集中回风天井。（4 4）集中回风天井，集中回风天井是沿走向布置的贯通）集中回风天井，集中回风天井是沿走向布置的贯通各阶段的回风小井，它可将各阶段作业面排出的污风送至各阶段的回风小井，它可将各阶段作业面排出的污风送至上部总回风巷。上部总回风巷。2023/4/10矿井通风监测1 1 阶梯式阶梯式2023/4/10矿井通风监测2 2平行双巷式平行双巷式2023/4/10矿井通风监测2023/4/10矿井通风监测3 棋棋盘盘式式2023/4/10矿井通风监测 3、棋盘式通风、棋盘式通风 在作业区域内，每隔一定水平距离，保留一条在作业区域内，每隔一定水平距离，保留一条 联通上下各中段并且通达总回风巷巷的回风天联通上下各中段并且通达总回风巷巷的回风天 井。回风天井用风桥跨过每个运输巷巷。平巷井。回风天井用风桥跨过每个运输巷巷。平巷 进风，天井回风其典型布置见上图所示。各作进风，天井回风其典型布置见上图所示。各作 业地点的废风都设法引入回风天井里去，从而业地点的废风都设法引入回风天井里去，从而 克服了工作面的废风串联，但是增加了通风工克服了工作面的废风串联，但是增加了通风工 程量。程量。2023/4/10矿井通风监测4 4 上下间隔式上下间隔式2023/4/10矿井通风监测5 5梳式梳式2023/4/10矿井通风监测采场通风网路及通风方法采场通风网路及通风方法合理的采场通风网路和通风方法，是保证整个通合理的采场通风网路和通风方法，是保证整个通过系统发挥有效通风作用的最终环节，是整个通过系统发挥有效通风作用的最终环节，是整个通风系统的至资组成都分。按各种采矿方法的结构风系统的至资组成都分。按各种采矿方法的结构特点，回采作业面的通风可归纳为；特点，回采作业面的通风可归纳为；(1)(1)无出矿水平的巷巷型或硐室型采场的通风；无出矿水平的巷巷型或硐室型采场的通风；(2)(2)有出矿水平的采场的通风；有出矿水平的采场的通风；(3)(3)无底柱分段崩落采矿法的通风。无底柱分段崩落采矿法的通风。2023/4/10矿井通风监测一、无出矿水平的巷巷型或硐室型采场的通风一、无出矿水平的巷巷型或硐室型采场的通风2023/4/10矿井通风监测2023/4/10矿井通风监测二、有出矿水平的采场的通风二、有出矿水平的采场的通风浅孔留矿法浅孔留矿法2023/4/10矿井通风监测2023/4/10矿井通风监测三、无底柱分段崩落采矿法的通风三、无底柱分段崩落采矿法的通风2023/4/10矿井通风监测2023/4/10矿井通风监测2023/4/10矿井通风监测通风构筑物通风构筑物 矿井通风系统网路中适当位置安设的隔断、矿井通风系统网路中适当位置安设的隔断、引导和控制风流的设施和装置，以保证风流引导和控制风流的设施和装置，以保证风流按生产需要流动。这些设施和装置，统称为按生产需要流动。这些设施和装置，统称为通风构筑物通风构筑物。2023/4/10矿井通风监测一、通风构筑物一、通风构筑物 通风构筑物分为两大类：通风构筑物分为两大类：一类是通过风流的通风构筑物，如主要通一类是通过风流的通风构筑物，如主要通风机风硐、反风装置、风桥、导风板和调风机风硐、反风装置、风桥、导风板和调节风窗；节风窗；另一类是隔断风流的通风构筑物，如井口另一类是隔断风流的通风构筑物，如井口密闭、挡风墙、风帘和风门等密闭、挡风墙、风帘和风门等 。2023/4/10矿井通风监测1 1、风门、风门 按按设设地地点点：在在通通风风系系统统中中既既要要隔隔断断风风流流又又要要行行人人或或通通车车的的地地方方应应设设立立风风门门。在在行行人人或或通通车车不不多多的的地地方方，可可构构筑筑普普通通风风门门。而而在在行行人人通通车车比比较较频频繁繁的的主主要要运运输巷上，则应构筑自动风门。输巷上，则应构筑自动风门。风门表示方式调节风门表示方式2023/4/10矿井通风监测2023/4/10矿井通风监测设置风门的要求：设置风门的要求：（1 1）每每组组风风门门不不少少于于两两巷巷，通通车车风风门门间间距距不不小小于于一一列列车车长长度度，行行人人风风门门间间距距不不小小于于5m5m。入入排排风风巷巷巷巷之之间间要要需需设设风风门门处处同同时时设设反反向向风风门门，其数量不少于两巷；其数量不少于两巷；（2 2）风风门门能能自自动动关关闭闭；通通车车风风门门实实现现自自动动化化，矿矿井井总总回回风风和和采采区区回回风系统的风门要装有闭锁装置；风门不能同时敞开（包括反风门）；风系统的风门要装有闭锁装置；风门不能同时敞开（包括反风门）；（3 3）门门框框要要包包边边沿沿口口，有有垫垫衬衬，四四周周接接触触严严密密，门门扇扇平平整整不不漏漏风风，门扇与门框不歪扭。门轴与门框要向关门方向倾斜门扇与门框不歪扭。门轴与门框要向关门方向倾斜8080至至8585；（4 4）风风门门水水沟沟要要设设反反水水池池或或挡挡风风帘帘，通通车车风风门门要要设设底底坎坎，电电管管路路孔孔要堵严；风门前后各要堵严；风门前后各5m5m内巷巷支护良好，无杂物、积水、淤泥。内巷巷支护良好，无杂物、积水、淤泥。2023/4/10矿井通风监测2 2、风桥、风桥 当当通通风风系系统统中中进进风风巷巷与与回回风风巷巷需需水水平平交交叉叉时时，为为使使进进风风与与回回风风互互相相隔隔开开需需要要构构筑筑风风桥桥。按按其结构不同可分为三种。其结构不同可分为三种。2023/4/10矿井通风监测1 1）绕绕巷巷式式风风桥桥 开开凿凿在在岩岩石石里里，最最坚坚固固耐用，漏风少。耐用，漏风少。2023/4/10矿井通风监测2 2）混凝土风桥）混凝土风桥 结构紧凑，比较坚固。结构紧凑，比较坚固。2023/4/10矿井通风监测3 3）铁筒风桥）铁筒风桥 可在次要风路中使用可在次要风路中使用。2023/4/10矿井通风监测3 3、密闭、密闭 密密闭闭是是隔隔断断风风流流的的构构筑筑物物。设设置置在在需需隔隔断断风风流流、也也不不需需要要通通车车行行人人的的巷巷巷巷中中。密密闭闭的的结结构构随随服服务务年年限限的的不不同同而分为两类：而分为两类：1 1）临临时时密密闭闭，常常用用木木板板、木木段段等等修修筑，并用黄泥、石灰抹面。筑，并用黄泥、石灰抹面。2 2）永永久久密密闭闭，常常用用料料石石、砖砖、水水泥泥等不燃性材料修筑。等不燃性材料修筑。表示方式观察孔放水孔注浆孔2023/4/10矿井通风监测4 4、导风板、导风板应用以下几种导风板。应用以下几种导风板。1 1）引风导风板）引风导风板 ；2 2）降阻导风板；）降阻导风板；3 3）汇流导风板）汇流导风板 2023/4/10矿井通风监测通风系统的漏风及有效风量通风系统的漏风及有效风量1 1、矿井漏风及其危害性、矿井漏风及其危害性 有效风量：矿井中流至各用风地点，起到通风作用的风量。有效风量：矿井中流至各用风地点，起到通风作用的风量。漏漏风风：未未经经用用风风地地点点而而经经过过采采空空区区、地地表表塌塌陷陷区区、通通风风构构筑筑物物和和煤柱裂隙等通巷直接流（渗）入回风巷或排出地表的风量。煤柱裂隙等通巷直接流（渗）入回风巷或排出地表的风量。漏漏风风的的危危害害：使使工工作作面面和和用用风风地地点点的的有有效效风风量量减减少少，气气候候和和卫卫生生条条件件恶恶化化，增增加加无无益益的的电电能能消消耗耗。减减少少漏漏风风、提提高高有有效效风风量量是是通风管理部门的基本任务。通风管理部门的基本任务。2023/4/10矿井通风监测2 2、漏风的分类及原因、漏风的分类及原因1 1）漏风的分类）漏风的分类 矿矿井井漏漏风风按按其其地地点点可可分分为为：（1 1）外外部部漏漏风风（或或称称井井口口漏漏风风）泛泛指指地地表表附附近近如如箕箕斗斗井井井井口口，地地面面主主通通风风机机附附近近的的井井口口、防防爆爆盖盖、反反风风门门、调调节节闸闸门门等等处处的的漏漏风风。（2 2）内内部部漏漏风风（或或称称井井下下漏漏风风）是是指指井井下下各各种种通通风风构构筑物的漏风、采空区以及碎裂的矿柱的漏风。筑物的漏风、采空区以及碎裂的矿柱的漏风。2 2）漏风的原因）漏风的原因 当当有有漏漏风风通通路路存存在在，并并在在其其两两端端有有压压差差时时，就就可可产产生生漏漏风风。漏漏风风风风流流通通过过孔孔隙隙的的流流态态，视视孔孔隙隙情情况况和和漏漏风风大大小而异。小而异。2023/4/10矿井通风监测3 3、矿井漏风率及有效风量率、矿井漏风率及有效风量率1 1）矿矿井井有有效效风风量量Q Qe e 是是指指风风流流通通过过井井下下各各工工作作地地点点实际风量总和。实际风量总和。2 2）矿矿井井有有效效风风量量率率：矿矿井井有有效效风风量量率率是是矿矿井井有有效效风风量量Q Qe e与与各各台台主主要要通通风风机机风风量量总总和和之之比比。矿矿井井有有效风量率应不低于效风量率应不低于85%85%。3 3）矿井外部漏风量）矿井外部漏风量 指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失的风量总和。可用各台主要通风机风量的总和减的风量总和。可用各台主要通风机风量的总和减去矿井总回（或进）风量。去矿井总回（或进）风量。2023/4/10矿井通风监测4 4）矿井外部漏风率）矿井外部漏风率 指矿井外部漏风量指矿井外部漏风量Q QL L与各台主要通风机风量总和之比。与各台主要通风机风量总和之比。矿矿井井主主要要通通风风机机装装置置外外部部漏漏风风率率无无提提升升设设备备时时不不得得超超过过5 5，有提升设备时不得超过，有提升设备时不得超过1515。4 4、减少漏风、提高有效风量、减少漏风、提高有效风量 漏漏风风风风量量与与漏漏风风通通巷巷两两端端的的压压差差成成正正比比，和和漏漏风风风风阻阻的的大大小小成成反反比比。应应增增加加地地面面主主要要通通风风机机的的风风硐硐、反反风风巷及附近的风门的气密性，以减少漏风。巷及附近的风门的气密性，以减少漏风。矿井通风设备的选择矿井通风设备的选择矿井通风设备是指主要通风机和电动机矿井通风设备是指主要通风机和电动机。（一）矿井通风设备的要求（一）矿井通风设备的要求：1 1、矿矿井井必必须须装装设设两两套套同同等等能能力力的的主主通通风风设设备备，其其中中一一套作备用。套作备用。2 2、选选择择通通风风设设备备应应满满足足第第一一开开采采水水平平各各个个时时期期工工况况变变化，并使通风设备长期高效率运行。化，并使通风设备长期高效率运行。3 3、风机能力应留有一定的余量。、风机能力应留有一定的余量。4 4、进进、出出风风井井井井口口的的高高差差在在150m150m以以上上，或或进进、出出风风井井井井口口标标高高相相同同，但但井井深深400m400m以以上上时时，宜宜计计算算矿矿井井的的自自然风压。然风压。（二）主要通风机的选择二）主要通风机的选择1 1、计算通风机风量、计算通风机风量Q Qf f式中式中 Q Qf f主要通风机的工作风量，主要通风机的工作风量，m m3 3/s/s;Q Qm m矿井需矿井需风量，风量，m m3 3/s/s；k k漏风损失系数，风井不提升用时取漏风损失系数，风井不提升用时取1.11.1；箕斗；箕斗井兼作井兼作 回砚用时取回砚用时取1.151.15；回风回升降人员时取；回风回升降人员时取1.21.2。2 2、计算通风机风压、计算通风机风压2 2、计算通风机风压、计算通风机风压 离心式通风机离心式通风机：容易时期容易时期困难时期困难时期 轴流式通风机轴流式通风机 容易时期容易时期 困难时期困难时期h hm m通风系统的总阻力；通风系统的总阻力；h hd d通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力；通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力；h hvdvd 扩散器出口动能损失；扩散器出口动能损失；N N自然风压，当自然风压与通风机风压作用相同时取自然风压，当自然风压与通风机风压作用相同时取“+”+”；自然风压与通风机负压作用反向时取；自然风压与通风机负压作用反向时取“-”-”。3 3、初选通风机、初选通风机 根据计算的矿井通风容易时期通风机的根据计算的矿井通风容易时期通风机的Q Qf f、H Hsdminsdmin(或或H Htdmintdmin)和矿井通风困难通风机的和矿井通风困难通风机的Q Qf f、H Hsdmaxsdmax(或或H Htdmaxtdmax)在通风机特性曲线上，选出满在通风机特性曲线上，选出满足矿井通风要求的通风机。根据足矿井通风要求的通风机。根据Q Qf f、H Hsdminsdmin(或或H Htdmitdmin n)和和Q Qf f、H Hsdmaxsdmax(或或H Htdmaxtdmax)确定的工况点，但确定的工况点，但设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点定其实际工况点1 1）计算通风机的工作风阻）计算通风机的工作风阻 用静压特性曲线时用静压特性曲线时：用全压特性曲线时：用全压特性曲线时：2 2）确定通风机的实际工况点）确定通风机的实际工况点 在通风机特性曲线上作通风机工作风阻曲线，与风压曲线在通风机特性曲线上作通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。下图所示：的交点即为实际工况点。下图所示：5 5、确定通风的型号和转速、确定通风的型号和转速 根据通风机的工况参数（根据通风机的工况参数（Q Qf f 、H Hsdsd 、N N）对初选的通）对初选的通风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定通风机的型风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定通风机的型号和转速。号和转速。电动机选择电动机选择（）通风机的输入功率按通风容易和困难时期，分别计算风所需的输入功率（）通风机的输入功率按通风容易和困难时期，分别计算风所需的输入功率N Nminmin max max 。或或（）、电动机的台数及种类（）、电动机的台数及种类 当当N Nminmin0.6N0.6Nmaxmax时，可选一台电动机，电动机功率为：时，可选一台电动机，电动机功率为：当当N Nminmin0.6N0.6Nmaxmax时，选二台电动机，其功率分别为：时，选二台电动机，其功率分别为：初期：初期：后期按选一台电机公式计算。后期按选一台电机公式计算。e e ：电机效率，：电机效率，trtr：传动效率。：传动效率。矿井通风设计矿井通风设计一、矿井通风设计的内容与要求一、矿井通风设计的内容与要求 、矿井通风设计的内容、矿井通风设计的内容确定矿井通风系统；确定矿井通风系统；矿井风量计算和风量分配；矿井风量计算和风量分配；矿井通风阻力计算；矿井通风阻力计算；选择通风设备；选择通风设备；概算矿井通风费用。概算矿井通风费用。、矿井通风设计的要求、矿井通风设计的要求 将将足足够够的的新新鲜鲜空空气气有有效效地地送送到到井井下下工工作作场场所所，保保证证生生产产和和良良好好的的劳劳动条件动条件 通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施；有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施；通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。二、优选矿井通风系统二、优选矿井通风系统 1 1、矿井通风系统的要求、矿井通风系统的要求 1)1)每一矿井必须有完整的独立通风系统。每一矿井必须有完整的独立通风系统。2)2)进进风风井井囗囗应应按按全全年年风风向向频频率率，必必须须布布置置在在不不受受粉粉尘尘、煤煤尘尘、灰灰尘尘、有有害害气体和高温气体侵入的地方。气体和高温气体侵入的地方。3)3)箕箕斗斗提提升升井井或或装装有有胶胶带带输输送送机机的的井井筒筒不不应应兼兼作作进进风风井井，如如果果兼兼作作回回风风井井使用，必须采取措施，满足安全的要求。使用，必须采取措施，满足安全的要求。4)4)多多风风机机通通风风系系统统，在在满满足足风风量量按按需需分分配配的的前前提提下下，各各主主要要通通风风机机的的工工作作风压应接近。风压应接近。5)5)每一个生产水平和每一采区，必须布置回风巷，实行分区通风。每一个生产水平和每一采区，必须布置回风巷，实行分区通风。6)6)井井下下爆爆破破材材料料库库必必须须有有单单独独的的新新鲜鲜风风流流，回回风风风风流流必必须须直直接接引引入入矿矿井井的的总回风巷或主要回风巷中。总回风巷或主要回风巷中。7)7)井下充电室必须单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。井下充电室必须单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。、确定矿井通风系统、确定矿井通风系统 根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。井通风系统。风量分配基本规律风量分配基本规律(一）矿井通风网络一）矿井通风网络通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。1.分支（边、弧）：表示一段通风井巷的有向线 段，线段的方向代表井巷中的风流方向。每条分支可有一个编号，称为分支号。2.节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点 3.（通路、道路）：是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。如图中，125、1246和136等均是通路。4.回路：由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。如图中，243、2563和1367。5、树：是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树枝。包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。（二）矿井通风网络图（二）矿井通风网络图特点：）通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节点位置与分支线的形状可以任意改变。）能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风计算的基础，因此是矿井通风管理的一种重要图件。1.1.风量平衡定律风量平衡定律 风风量量平平衡衡定定律律是是指指在在稳稳态态通通风风条条件件下下，单单位位时时间间流流入入某某节节点点的的空空气气质质量量等等于于流流出出该该节节点点的的空空气气质质量量；或或者者说说，流流入入与与流流出出某某节节点的各分支的质量流量的代数和等于零，即点的各分支的质量流量的代数和等于零，即 2.能量平衡定律 假设：一般地，回路中分支风流方向为顺时针时，其阻力取“”，逆时针时，其阻力取“”。（一）无动力源（Hn Hf）通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分支阻力的代数和为零，即：如图，对回路 -6中有：（二）有动力源 设风机风压Hf，自然风压HN 。如图，对回路 -2-3-4-5-1中有：三、矿井风量计算三、矿井风量计算（一）、矿井风量计算原则（一）、矿井风量计算原则 矿井需风量，按下列要求分别计算，并必须采取其中最大值。矿井需风量，按下列要求分别计算，并必须采取其中最大值。（）按按井井下下同同时时工工作作最最多多人人数数计计算算，每每人人每每分分钟钟供供给给风风量量不不得得少少于于4m4m3 3；（）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。（）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。(二）矿井需风量的计算二）矿井需风量的计算1 1、采煤工作面需风量的计算、采煤工作面需风量的计算 采采 煤煤 工工 作作 面面 的的 风风 量量 应应 该该 按按 下下 列列 因因 素素 分分 别别 计计 算算，取取 其其 最最 大大 值值。(1)(1)按瓦斯涌出量计算：按瓦斯涌出量计算：式式中中：Q Qw w i i第第 i i 个个 采采 煤煤 工工 作作 面面 需需 要要 风风 量量，m m3 3/m m i i n n Q Qgwigwi第第 i i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m m3 3/min/min k kgwigwi第第i i个个采采煤煤工工作作面面因因瓦瓦斯斯涌涌出出不不均均匀匀的的备备用用风风量量系系数数，通通常常机机采采 工工 作作 面面 取取k kgwigwi=1.21.6=1.21.6 炮炮 采采 工工 作作 面面 取取k kgwigwi=1.42.0,=1.42.0,水水 采采 工工 作作 面面 取取k kgwigwi=2.03.0=2.03.0